Principali problemi riscontrati nella saldatura dell'acciaio inossidabile austenitico 18cr

L'acciaio inossidabile austenitico ha una buona resistenza alla corrosione grazie al suo alto contenuto di cromo e al denso film di ossido. Quando sono contenuti Cr18% e Ni8%, è possibile ottenere un'unica struttura di austenite. Pertanto, l'acciaio inossidabile austenitico ha una buona resistenza alla corrosione, plasticità, prestazioni alle alte temperature e prestazioni di saldatura. Tuttavia, in diverse condizioni di lavoro, i giunti di saldatura in acciaio inossidabile austenitico devono spesso affrontare alcuni problemi particolari, che possono causare facilmente difetti di costruzione come corrosione intergranulare, tensocorrosione, corrosione del coltello, cricche calde di saldatura, infragilimento di fase α e così via.

Analisi della corrosione dei giunti saldati

Corrosione intergranulare di giunti saldati

La corrosione intergranulare è uno dei più importanti problemi di corrosione dell'acciaio inossidabile austenitico. Una volta che si verifica la corrosione intergranulare, la sua forza perderà quasi quando è grave e si verificherà una frattura intergranulare quando viene applicata una certa sollecitazione. La corrosione intergranulare del giunto di saldatura in acciaio inossidabile austenitico è causata principalmente dalla precipitazione del carburo di cromo. Quando l'acciaio inossidabile austenitico è sensibilizzato nell'intervallo di temperatura di 500 ~ 800 ℃, la velocità di diffusione del carbonio in soluzione solida supersatura al confine intergranulare è più veloce di quella del cromo e il carbonio in soluzione solida supersatura è combinato con cromo vicino al grano limite, quando il contenuto di cromo nella regione è ridotto al di sotto del contenuto limite (w (CR) 12.5%) richiesto per la passivazione, la corrosione della regione sarà accelerata e si formerà corrosione intergranulare. I risultati mostrano che la corrosione intergranulare nella zona di temperatura sensibilizzata di HAZ si verifica nella regione in cui la temperatura di riscaldamento di picco è compresa tra 600 ℃ e 1000 ℃. Il motivo della corrosione intergranulare è ancora la precipitazione del carburo di cromo al bordo del grano di austenite. Le principali misure preventive per ridurre e prevenire la corrosione intergranulare includono:

① Vengono adottate specifiche ridotte (corrente ridotta, velocità di saldatura elevata) e saldatura a più passaggi;

② Il contenuto di carbonio nel metallo di base e nel materiale di saldatura deve essere ridotto il più possibile e deve essere utilizzato il materiale di saldatura con un contenuto di C inferiore a 0,03%;

③ Di conseguenza, il Cr si diffonde al bordo del grano più rapidamente nella ferrite che nell'austenite, il che riduce il fenomeno del cromo povero nel bordo del grano dell'austenite;

④ L'aggiunta di Ti, Nb e altri elementi con maggiore affinità al carbonio rispetto al cromo nell'acciaio e nei materiali di saldatura può formare composti stabili con legame di carbonio, evitando così l'esaurimento del cromo ai bordi dei grani di austenite.

Tensocorrosione di giunti saldati

La tensocorrosione dell'acciaio inossidabile è il comportamento alla corrosione più dannoso. Non vi è alcuna deformazione durante la rottura. L'incidente è spesso improvviso e le conseguenze sono gravi. Esistono molti fattori che influenzano la tensocorrosione dell'acciaio inossidabile in condizioni di servizio, tra cui la composizione, la struttura e lo stato dell'acciaio, il tipo di fluido, la temperatura, la concentrazione, le proprietà di sollecitazione, le dimensioni e le caratteristiche strutturali.

Le principali misure per ridurre e prevenire la tensocorrosione sono le seguenti:

① Evitare il forte assemblaggio, l'impatto meccanico e la combustione dell'arco, ridurre la deformazione e lo stress del lavoro a freddo;

② Controllare rigorosamente le impurità nei mezzi e nell'ambiente (soprattutto cloruro, fluoruro, ecc.);

③ Selezione ragionevole del materiale (metallo di base, materiale di saldatura): evitare l'ingrossamento del grano e l'indurimento della struttura della martensite;

④ La saldatura è ben formata senza alcuna concentrazione di sollecitazioni (come sottosquadro);

⑤ Organizzare la sequenza di saldatura in modo ragionevole per ridurre lo stress;

⑥ Trattamento anticorrosione: aggiungere un inibitore di corrosione al rivestimento, al rivestimento o alla protezione catodica.

Analisi della sensibilità alla cricca a caldo dei giunti saldati

Le cricche calde dell'acciaio inossidabile austenitico sono principalmente cricche cristalline, che si producono durante il processo di solidificazione del metallo liquido del metallo saldato. In questo momento, i cristalli primari esistono nel punto di fusione eutettico, principalmente tra i dendriti. I motivi principali sono i seguenti:

① S, P, C e così via formano un eutettico a basso punto di fusione con Ni (ad esempio, il punto di fusione di NIS + Ni è 644 ℃), che indebolisce la forza del bordo del grano;

② L'acciaio inossidabile austenitico presenta i vantaggi di una grande distanza tra liquidus e solidus, un lungo tempo di cristallizzazione, un forte orientamento dei dendriti e una facile segregazione degli elementi di impurità;

③ La conduttività termica dell'acciaio è piccola e il coefficiente di espansione lineare è grande, quindi è facile produrre stress.

Le principali misure per prevenire la saldatura di cricche calde includono:

① Il contenuto di impurità nocive zolfo e fosforo nel metallo di base e nel materiale di saldatura deve essere rigorosamente controllato;

② Nella saldatura viene prodotta circa la ferrite 5%, che disturba la direzione del cristallo colonnare di austenite;

③ Vengono adottati processi di saldatura a corrente ridotta e veloce.

Controllo del contenuto di ferrite nei giunti saldati

Il contenuto di ferrite nel metallo saldato dell'acciaio austenitico non è solo correlato alla formazione e alla resistenza termica dell'infragilimento in fase α (σ), ma influisce anche direttamente sulla resistenza alla criccatura a caldo del giunto. Maggiore è il tempo di riscaldamento, maggiore è il tempo di permanenza ad alta temperatura, maggiore è la precipitazione, che influirà gravemente sulle proprietà meccaniche del giunto. Dal punto di vista della resistenza alla criccatura a caldo, è necessaria una certa quantità di ferrite nel metallo saldato. Tuttavia, considerando l'infragilimento della fase α e la resistenza termica, minore è il contenuto di ferrite, meglio è. Pertanto, il contenuto di ferrite deve essere rigorosamente controllato per i giunti saldati resistenti alle alte temperature. In alcuni casi, è necessario utilizzare metallo saldato austenitico.